TEORÍA de las REPULSIONES

de los PARES de ELECTRONES

de VALENCIA

 (TRPEV)

 

SUMARIO

OBJETIVOS

* Postulados básicos de la TRPEV.

 

1.            Analizar los postulados básicos de la TRPEV.

* Formas de las moléculas.

 

2.            Analizar las posibles formas geométricas de especies químicas, teniendo en cuenta el número de pares de electrones no enlazantes y de átomos enlazados al átomo central.

 

 

 

q           Postulados de la TRPEV.

 

La TRPEV constituye un modelo muy simple para explicar la geometría molecular y se basa fundamentalmente en el análisis de la disposición de los pares de electrones en la capa de valencia del átomo central.

La última versión de la TRPEV permite, a partir de unos pocos postulados y reglas, predecir y explicar cualitativamente la forma geométrica de muchas moléculas, y con ciertos refinamientos adicionales, los valores de las longitudes y ángulos de enlace.

Esta teoría parte de considerar que:

* la disposición espacial de los grupos enlazados a un átomo central, denominados ligandos, depende del número de pares de electrones de valencia de dicho átomo central,

* cada par de electrones de valencia ocupa un volumen del espacio que se denomina dominio del par electrónico.

 

La TRPEV parte del Principio de Exclusión de Pauli. La consecuencia física de este principio es que:

 

Los electrones con igual número de spin tienen, como máxima probabilidad, que encontrase tan lejos como sea posible uno de otro.

Gillespie, R., Spencer J. y Moog R. (1996) Demystifying Introductory Chemistry,

Part 2: Bonding and Molecular Geometry Without Orbitals – The Electrón Domain Model,

Journal of Chemical Education, V. 73, N. 7.

 

 

Los Postulados de esta teoría plantean que:

*      Los pares de electrones de la capa de valencia adoptan una disposición que hace máxima la distancia que los separa.

Si se supone que todos los dominios electrónicos tienen el mismo tamaño, la disposición espacial que hace máxima la distancia entre ellos se corresponde con las direcciones desde el centro hasta los vértices de ciertos poliedros denominados poliedros básicos que dependen del números de pares de electrones de valencia.

* Los dominios de los pares NO enlazantes ocupan más espacio que los de los enlazantes..

* Los dominios de los pares de electrones que enlazan a los átomos MÁS ELECTRONEGATIVOS  ocupan menor volumen.

* Los electrones de los enlaces MÚLTIPLES localizados se consideran como UN solo dominio electrónico, siendo el volumen:

triple > doble > simple

 

 

q           Formas de las moléculas.

Analicemos qué influencia tienen los dos primeros postulados de la TRPEV en la forma geométrica de moléculas con 4 o más pares de electrones de valencia, donde uno o más son no enlazantes.

 Recordemos que para 4 pares de electrones de valencia la geometría correspondiente es tetraédrica como en el caso del metano.

Cuadro de texto:
 

 

 

 

 

 

 


Cuando uno de los pares de electrones es no enlazante, como en el caso de la molécula de amoníaco, se modifica la geometría molecular con respecto al poliedro básico, ya que la forma de la molécula estará determinada por los átomos enlazados. Como para el tetraedro todas las posiciones son equivalentes, se puede considerar que un par no enlazante se puede ubicar en cualquiera de las posiciones y la molécula queda con una geometría piramidal:

Cuadro de texto:
 

 

 

 

 

 

 

 


En el caso de la molécula de agua son dos los pares de electrones no enlazantes y también pueden ubicarse en cualquiera de las posiciones tetraédricas y siempre la forma de la molécula sería la misma, en este caso, en forma de V:

Cuadro de texto:
 

 

 

 

 

 

 

 


Cuando la especie tiene 6 pares de electrones la distribución que hace máxima las distancia entre los dominios es la octaédrica, donde todas las posiciones son equivalentes, luego cuando uno de los pares de electrones es no enlazante, se puede ubicar en cualquiera de éstas y la forma de la molécula será una pirámide de base cuadrada.

El segundo par de electrones no enlazantes debe ubicarse en la posición exactamente opuesta a la primera, para que se cumpla que esté lo más distante posible del primero, y la forma de la molécula será un cuadrado plano.

Cuadro de texto:
 

 

 

 

 

 

 

 


En el caso de moléculas con 5 pares de electrones la distribución que hace máxima las distancia entre los dominios es la que corresponde a una bipirámide de base trigonal. Esta distribución presenta el problema adicional de que no todas las posiciones son equivalentes.

Es posible entender que las zonas axiales están más aglomeradas o impedidas, con menos espacio disponible que las ecuatoriales. Para evitar este desbalance los ligandos axiales se sitúan a mayor distancia que los ecuatoriales. Esto hecho se ha podido comprobar experimentalmente, por ejemplo, se conoce que en el PCl5 la distancia axial es 219 pm, mientras que la ecuatorial es 204 pm.

 

De aquí que cuando exista un par electrónico no enlazante, éste se ubicará más favorablemente en posición ecuatorial, donde encontrará más espacio disponible. Cuando esto sucede la molécula tendrá la forma de un tetraedro distorcionado, que usualmente se senomina tipo SF4, porque dicha molécula tiene esta forma.

Si la molécula tiene dos o tres pares de electrones no enlazantes, éstos se ubicarán en las otras dos posiciones ecuatoriales, presentando entonces las moléculas forma de una T y lineal respectivamente:

Cuadro de texto:
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


En los ejemplos analizados se ha comprobado que especies con diferente cantidad de electrones pueden presentar la misma forma molecular (2 a 4 pares de electrones, 5 pares de electrones y 6 pares de electrones) porque es la posición de los átomos enlazados la que determina el nombre de dicha forma.

 

 

 

q        Bibliografía de Consulta

 

 

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